Дослідження зображень показує, як футбол середньої школи змінює мозок підлітків

Одного сезону середнього шкільного футболу може бути достатньо, щоб викликати структурні зміни в мозку підлітка, навіть коли удари не викликають струсу мозку, згідно з новим дослідженням, опублікованим у журналі Нейробіологія хвороби.

Дослідження одне з перших, що розглядає вплив впливу спорту на мозок дітей у цьому критичному віці. Отримані дані викликають занепокоєння з приводу того, чи можуть повторні удари головою спричинити пошкодження мозку у молодості, і чи можна виявити ці зміни в ранньому віці.

"Існує багато нових доказів того, що просто заняття ударними видами спорту насправді змінює мозок, і ви можете спостерігати ці зміни на молекулярному рівні в скупченнях різних патогенних білків, пов'язаних з нейродегенеративними захворюваннями, такими як Паркінсон та деменція", - досліджує старший автор доктора. Чунлей Лю, професор електротехніки та комп'ютерних наук, член Інституту неврології Хелен Уіллз з Каліфорнійського університету (Берклі).

"Ми хотіли знати, коли це насправді відбувається - як рано це відбувається?"

Загалом мозок складається з білої речовини, довгих нервових дротів, які передають повідомлення вперед-назад між різними регіонами мозку, і сірої речовини, тугих мереж нейронів, які надають мозку характерні зморшки.

Недавні дослідження МРТ показали, що граючи в сезон-другий середнього шкільного футболу, можна послабити білу речовину, яка в основному знаходиться в глибині мозку. Лю та його команда хотіли знати, чи повторювані удари в голову можуть також вплинути на сіру речовину мозку.

Щоб з’ясувати це, група дослідників з Університету Берклі, Університету Дьюка та Університету Північної Кароліни в Чапел-Хілл використовувала новий тип магнітно-резонансної томографії (МРТ) під назвою „дифузійний куртоз” для сканування мозку 16 гравців середньої школи, віком від 15 до 17 років, до і після футбольного сезону. Цей тип МРТ здатний дослідити хитромудрі нервові клубки, з яких складається сіра речовина.

Дослідники виявили, що організація сірої речовини в мозку гравців змінилася після сезону футболу, і ці зміни корелювали з кількістю та положенням ударів головою, виміряних акселерометрами, встановленими всередині шоломів гравців.

Зокрема, вони виявили значні зміни в структурі сірої речовини в передній і задній частині мозку - там, де найімовірніше будуть наслідки - а також зміни в структурах глибоко всередині мозку. Зміни були зосереджені в передній і задній частині кори головного мозку, що відповідає за функції вищого порядку, такі як пам'ять, увага та пізнання, а також у центрально розташованому таламусі та путамені, які передають сенсорну інформацію та координують рух.

Усі підлітки носили шоломи, і жоден з них не отримав ударів головою, достатньо сильних, щоб стати струсом головного мозку.

"Сіра речовина в зоні кори знаходиться на зовнішній стороні мозку, тому ми очікуємо, що ця область буде більш безпосередньо пов'язана з самим ударом", - сказав Лю. "Стає цілком очевидним, що повторювані впливи на голову, навіть протягом короткого періоду часу, можуть спричинити зміни в мозку".

"Це період, коли мозок ще розвивається, коли він ще не зрілий, тому відбувається багато критичних біологічних процесів, і невідомо, як ці зміни, які ми спостерігаємо, можуть вплинути на те, як мозок дозріває і розвивається".

Незважаючи на те, що одне удару в голову може не викликати занепокоєння, все більші докази показують, що неодноразові удари по черепній коробці - такі, як наїзди, зайняті хокеєм або футболом, або через вибухові травми у військових боях - можуть призвести до довгострокових наслідків зниження когнітивних функцій та підвищений ризик неврологічних розладів, навіть коли наслідки не призводять до струсу мозку.

Недавні дослідження також показали, що тривожна кількість відставних солдатів та футболістів коледжів та професійних футболістів виявляє ознаки нещодавно виявленої нейродегенеративної хвороби, яка називається хронічною травматичною енцефалопатією (КТР), яка характеризується накопиченням патогенного білка тау в мозку.

Хоча CTE недостатньо зрозумілий, він пов’язаний з розладами настрою, зниженням когнітивних функцій та, зрештою, руховими порушеннями в міру старіння ураженої людини. Остаточний діагноз КТР можна поставити лише після смерті, дослідивши мозок на білок тау під час розтину.

"Хоча наше дослідження не розглядало наслідки спостережуваних змін, є нові докази, що такі зміни можуть бути шкідливими в довгостроковій перспективі", - сказав Лю.

Тести показали, що когнітивна функція студентів не змінювалася протягом сезону, і поки незрозуміло, чи ці зміни в мозку є постійними, стверджують дослідники.

"Мікроструктура мозку молодих гравців все ще швидко розвивається, і це може протидіяти змінам, спричиненим повторюваними ударами головою", - сказав перший автор доктор Нан-Джи Гун, докторант кафедри електротехніки та комп'ютерних наук в університеті Берклі .

Однак дослідники все ще закликають бути обережними та пропонують часті когнітивні та моніторингові дослідження молоді, яка займається ударними видами спорту.

Джерело: Каліфорнійський університет - Берклі